DE102019210077A1

DE102019210077A1 - Fan with scroll housing and scroll housing for one fan

Info

Publication number: DE102019210077A1
Application number: DE102019210077.5A
Authority: DE
Inventors: Frieder Lörcher
Original assignee: Ziehl Abegg SE
Current assignee: Ziehl Abegg SE
Priority date: 2019-07-09
Filing date: 2019-07-09
Publication date: 2021-01-14
Also published as: CN114341504A; US20220290688A1; CN114341504B; US11946486B2; WO2021004589A1; EP3997345A1; JP2022542343A

Abstract

Ein Ventilator mit einem Laufrad mit insbesondere rückwärts gekrümmten Flügeln und mit einem Spiralgehäuse, dessen Strömungskanal durch eine innere Spiralkontur des Gehäuses gebildet ist, wobei der Strömungskanal die vom Laufrad geförderte Luft bis hin zu einem Auslass führt, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Spiralkontur mit ihren lokalen Steigungswinkeln an den Abströmwinkel aus dem Laufrad angepasst ist.A fan with an impeller with in particular backward curved blades and with a spiral housing, the flow channel of which is formed by an inner spiral contour of the housing, the flow channel leading the air conveyed by the impeller to an outlet, is characterized in that the spiral contour with its local slope angles is adapted to the outflow angle from the impeller.

Description

Die Erfindung betrifft einen Ventilator mit einem Laufrad mit insbesondere rückwärts gekrümmten Flügeln und mit einem Spiralgehäuse, dessen Strömungskanal durch eine innere Spiralkontur des Gehäuses gebildet ist, wobei der Strömungskanal die vom Laufrad geförderte Luft hin zu einem Auslass führt. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Spiralgehäuse für einen Ventilator.The invention relates to a fan with an impeller with, in particular, backward curved blades and with a spiral housing, the flow channel of which is formed by an inner spiral contour of the housing, the flow channel leading the air conveyed by the impeller to an outlet. The invention also relates to a spiral housing for a fan.

Ventilatoren mit Spiralgehäuse sind insbesondere für vorwärts gekrümmte Radial- und Diagonalventilatoren weit verbreitet. Zunehmend werden Spiralgehäuse auch für rückwärts gekrümmte Ventilatoren eingesetzt. Die Praxis zeigt, dass durch die Verwendung eines Spiralgehäuses eine zusätzliche Druckerhöhung und eine damit einhergehenden Steigerung des statischen Wirkungsgrads erreicht wird. Spiralgehäuse sind geeignet, die abströmende Luft nach dem Ventilatorlaufrad effizient in einen in etwa orthogonal zur Ventilatorachse verlaufenden Strömungskanal zu leiten, beispielsweise in ein im Querschnitt rundes oder viereckiges Rohr.Spiral casing fans are particularly popular for forward-curved centrifugal and diagonal fans. Volute casings are also increasingly being used for backward curved fans. Practice shows that the use of a spiral housing results in an additional pressure increase and an associated increase in the static efficiency. Spiral housings are suitable for efficiently directing the air flowing out after the fan impeller into a flow channel running approximately orthogonally to the fan axis, for example into a pipe with a round or square cross-section.

Bei rückwärts gekrümmten Laufrädern ergibt sich regelmäßig eine eher geringe Wirkungsgradsteigerung, da die Abströmwinkel tendenziell steiler sind (nämlich stärker in Radialrichtung ausgerichtet sind), als bei vorwärts gekrümmten Laufrädern. Insbesondere im Bereich des Strömungskanals mit geringstem Strömungsquerschnitt, d.h. in der Region der Zunge, weist die ausströmende Luft bei rückwärts gekrümmten Ventilatoren einen starken Anstellwinkel zur Gehäusekontur auf, was grundsätzlich schlecht für den statischen Wirkungsgrad und die Lärmarmut ist.In the case of backward-curved impellers, there is usually a rather small increase in efficiency, since the outflow angles tend to be steeper (namely more strongly oriented in the radial direction) than in the case of forward-curved impellers. Especially in the area of the flow channel with the smallest flow cross-section, i.e. in the region of the tongue, the outflowing air has a strong angle of incidence to the housing contour with backward curved fans, which is fundamentally bad for the static efficiency and low noise levels.

Zum druckschriftlichen Stand der Technik sei lediglich beispielhaft auf die DE 10 2005 012 815 A1 verwiesen. Aus dieser Druckschrift ist ein Radialgebläse in einem Spiralgehäuse bekannt, bei der sich die umfängliche Wand des Gehäuses von der Düsenwand hin zur bodenscheibenseitigen Wand radial aufweitet. Das Gehäuse ist für ein vorwärts gekrümmtes Laufrad ausgelegt. Etwaige Optimierungen in Bezug auf einen mehr oder weniger steilen Vorlauf der Innenkontur ist aus dieser Druckschrift nicht bekannt.Regarding the state of the art in writing, refer to the DE 10 2005 012 815 A1 referenced. From this publication, a radial fan in a spiral housing is known, in which the circumferential wall of the housing expands radially from the nozzle wall to the wall on the bottom disk side. The housing is designed for a forward curved impeller. Any optimizations with regard to a more or less steep lead of the inner contour are not known from this publication.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den gattungsbildenden Ventilator mit Spiralgehäuse derart auszugestalten, dass er sich insbesondere auch für Laufräder mit rückwärts gekrümmten Flügeln eignet. Dabei sollen insbesondere bei Radial- oder Diagonalventilatoren mit rückwärts gekrümmten Laufrädern höhere Wirkungsgrade und eine bessere Akustik erreicht werden.The present invention is based on the object of designing the generic fan with a spiral housing in such a way that it is also particularly suitable for impellers with backward curved blades. Particularly in the case of centrifugal or diagonal fans with backward curved impellers, higher efficiencies and better acoustics are to be achieved.

Des Weiteren soll das Gehäuse kompakt bauen. Außerdem soll das Gehäuse einfach in der Konstruktion und daher kostengünstig zu fertigen sein.Furthermore, the housing should be compact. In addition, the housing should be simple in construction and therefore inexpensive to manufacture.

Voranstehende Aufgabe ist in Bezug auf den Ventilator durch die Merkmale des Anspruchs 1 und in Bezug auf das Spiralgehäuse durch die Merkmale des Anspruchs 15 gelöst. Danach ist die Spiralkontur des Spiralgehäuses mit ihren lokalen Steigungswinkeln, d.h. im Verlauf des Strömungskanals, an den Abströmwinkel aus dem Laufrad angepasst.The above object is achieved with regard to the fan by the features of claim 1 and with regard to the spiral housing by the features of claim 15. Then the spiral contour of the spiral casing with its local angles of inclination, i.e. in the course of the flow channel, is adapted to the outflow angle from the impeller.

Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass der Spiralkontur mit ihren lokalen Steigungswinkeln in Bezug auf den Wirkungsgrad und die Geräuschentwicklung eine ganz besondere Bedeutung zukommt. So erfolgt erfindungsgemäß eine Anpassung der Spiralkontur an den Abströmwinkel aus dem Laufrad, und dies bei kompakter Bauweise.According to the invention, it has been recognized that the spiral contour with its local angles of inclination is of very special importance with regard to the efficiency and the development of noise. Thus, according to the invention, the spiral contour is adapted to the outflow angle from the impeller, and this with a compact design.

Die Entwicklung des erfindungsgemäßen Ventilators bzw. des dort verwendeten Spiralgehäuses bezieht sich insbesondere auf rückwärts gekrümmte Radial- oder Diagonalventilatoren mit angepasster Innenkontur. Dabei verläuft der lokale Steigungswinkel der Spiralkontur, etwa in Richtung der Rotation des Laufrades gesehen, ab einem engsten Bereich im Strömungskanal, vorzugsweise nahe oder an einer Zunge gelegen, mit einem größeren Wert beginnend als im weiteren Verlauf bis hin zu einem Auslass mit zungenferner Auslasskontur. Der zunächst große Steigungswinkel verringert sich im weiteren Verlauf des Strömungskanals in Umfangsrichtung rasch wieder auf niedrigere Werte, insbesondere auch, um die Kompaktheit des Spiralgehäuses zu gewährleisten.The development of the fan according to the invention or the spiral housing used there relates in particular to backward-curved radial or diagonal fans with an adapted inner contour. The local slope angle of the spiral contour, seen approximately in the direction of the rotation of the impeller, runs from a narrowest area in the flow channel, preferably close to or on a tongue, starting with a greater value than in the further course up to an outlet with an outlet contour further away from the tongue. The initially large pitch angle is rapidly reduced again to lower values in the further course of the flow channel in the circumferential direction, in particular also in order to ensure the compactness of the spiral housing.

Typischerweise hat der lokale Steigungswinkel der Innenkontur des Spiralgehäuses, insbesondere über einen Sektorbereich von ca. 24° bis 55°, beginnend vom engsten Bereich des Strömungskanals bzw. von der Zunge, im Mittel deutlich höhere Werte als im weiteren Verlauf des Strömungskanals nach dem Sektorbereich.Typically, the local pitch angle of the inner contour of the spiral housing, in particular over a sector area of approx. 24 ° to 55 °, starting from the narrowest area of the flow channel or from the tongue, has significantly higher values on average than in the further course of the flow channel after the sector area.

Nun gibt es mehrere Möglichkeiten, konkrete Stellen und Bereiche im Strömungskanal im Lichte der erfindungsgemäßen Merkmale zu definieren. So kann der zungennahe Anfang der Spiralkontur als der Punkt der Innenkontur des Gehäuses definiert werden, der den geringsten Abstand zur Laufradachse hat oder an dem, von der Zunge in Rotationsrichtung des Laufrads sich bewegend, die Krümmung der Innenkontur ihr Vorzeichen ändert. Der Radius des Krümmungskreises ist zu Beginn bzw. am Start der Spiralkontur, nämlich im engsten Bereich des Strömungskanals, klein im Vergleich zum Verlauf. des Krümmungskreisradiusses über einen großen Teil des Verlaufs der Spiralkontur. Vorteilhaft ist der Radius des Krümmungskreises der Spiralkontur zum Beginn der Spiralkontur minimal.There are now several options for defining specific locations and areas in the flow channel in the light of the features according to the invention. The beginning of the spiral contour close to the tongue can be defined as the point of the inner contour of the housing that has the smallest distance to the impeller axis or at which, moving from the tongue in the direction of rotation of the impeller, the curvature of the inner contour changes its sign. The radius of the circle of curvature at the beginning or at the start of the spiral contour, namely in the narrowest area of the flow channel, is small compared to the course. of the radius of curvature over a large part of the course of the spiral contour. The radius of the circle of curvature of the spiral contour at the beginning of the spiral contour is advantageously minimal.

In weiter vorteilhafter Weise ist der Radius des Krümmungskreises zu Beginn der Spiralkontur zumindest geringfügig kleiner als der maximale Radius des Laufrads. D.h. der Krümmungskreisradius ist beim Startpunkt kleiner als im Stand der Technik, wobei dort die Spiralkontur regelmäßig eine logarithmische Spirale aufweist. Dadurch ergibt sich für das erfindungsgemäße Spiralgehäuse für rückwärts gekrümmte Laufräder ein besonders hoher Wirkungsgrad und eine besonders niedrige Schallemission.In a further advantageous manner, the radius of the circle of curvature at the beginning of the spiral contour is at least slightly smaller than the maximum radius of the impeller. That is, the radius of the curvature of the circle is smaller at the starting point than in the prior art, the spiral contour there regularly having a logarithmic spiral. This results in a particularly high efficiency and a particularly low noise emission for the spiral housing according to the invention for backward curved impellers.

Zwischen der Zunge und dem größten Radius des Laufrads oder den Flügeln des Laufrads besteht in weiter vorteilhafter Weise ein Abstand von mindestens 6 % oder 10 % des maximalen Radiusses des Laufrads, was insbesondere für eine geringe Lärmentwicklung vorteilhaft ist.Between the tongue and the largest radius of the impeller or the blades of the impeller there is advantageously a distance of at least 6% or 10% of the maximum radius of the impeller, which is particularly advantageous for low noise development.

In Bezug auf eine einfache Konstruktion des Gehäuses ist es von Vorteil, wenn dieses im Wesentlichen aus zwei Gehäusehälften besteht, wobei eine einströmdüsenseitige Gehäusehälfte die Einströmdüse und gegebenenfalls eine der Einströmdüse vorgelagerte Zuströmfläche mit größerem Außenradius als die Einströmdüse umfasst. Eine motorseitige Gehäusehälfte umfasst Befestigungsmittel für den Motor mit Stator. Die beiden Gehäusehälften können in Kunststoff-Spritzguss gefertigt sein.With regard to a simple construction of the housing, it is advantageous if it essentially consists of two housing halves, a housing half on the inlet nozzle side comprising the inlet nozzle and possibly an inlet face upstream of the inlet nozzle with a larger outer radius than the inlet nozzle. A housing half on the motor side includes fastening means for the motor with stator. The two housing halves can be manufactured in plastic injection molding.

Im Lichte der voranstehenden Ausführungen wird deutlich, dass die beiden Gehäusehälften nicht nur das Gehäuse selbst, sondern auch funktionale Teile bilden bzw. umfassen, nämlich beispielhaft die integrierte Einströmdüse, durch die im Ventilatorbetrieb die Luft aus der Umgebung in das Laufrad einströmt. Gleiches gilt für die vorgelagerte Zuströmfläche mit größerem Außenradius als die Einströmdüse. In vorteilhafter Weise ist die Zuströmfläche radial außerhalb der Einströmdüse als ebene oder flache Fläche ausgebildet, deren Außenradius beispielsweise 35 % größer sein kann als der größte Radius (Außenradius) der Einströmdüse.In the light of the above, it becomes clear that the two housing halves not only form or include the housing itself, but also functional parts, namely, for example, the integrated inlet nozzle through which the air from the environment flows into the impeller during fan operation. The same applies to the upstream inflow area with a larger outer radius than the inflow nozzle. The inflow surface is advantageously designed radially outside of the inflow nozzle as a flat or flat surface, the outer radius of which can be, for example, 35% larger than the largest radius (outer radius) of the inflow nozzle.

An der motorseitigen Gehäusehälfte sind Befestigungsmittel für den Motor mit Stator vorgesehen, die dort ebenfalls integriert sein können.On the motor-side housing half, fastening means for the motor with stator are provided, which can also be integrated there.

Die beiden Gehäusehälften sind vorteilhaft an einem flanschartigen Verbindungsbereich miteinander verbunden, wobei der Flansch mit Bohrungen zur Schraubverbindung ausgestattet sein kann. Auch ist es denkbar, die beiden Gehäusehälften durch Klipsen, Nieten oder Kleben miteinander zu verbinden.The two housing halves are advantageously connected to one another at a flange-like connection area, it being possible for the flange to be equipped with bores for screw connections. It is also conceivable to connect the two housing halves to one another by clipping, riveting or gluing.

Im Bereich um den Auslass aus dem Spiralgehäuse, durch den die durch den Strömungskanal hindurch geförderte Luft austritt, kann vorzugsweise unmittelbar an den Gehäusehälften ein Befestigungsflansch ausgebildet sein, an dem der gesamte Ventilator beispielsweise an einer umgebenden Struktur, nämlich an einer lufttechnischen Anlage, einem Luftkanal, etc. befestigt wird. Auch dort können Bohrungen vorgesehen sein, so dass die Befestigung durch Verschraubung erfolgen kann.In the area around the outlet from the spiral housing through which the air conveyed through the flow channel exits, a fastening flange can preferably be formed directly on the housing halves, on which the entire fan, for example, on a surrounding structure, namely on a ventilation system, an air channel , etc. is attached. Bores can also be provided there so that the fastening can take place by screwing.

Da im Betrieb im Innern des Ventilators, insbesondere innerhalb des Strömungskanals, erhebliche Überdrücke im Vergleich zur Umgebung auftreten können, ist es von weiterem Vorteil, die beiden Gehäusehälften mit Versteifungselementen, beispielsweise mit Versteifungsrippen, zu versehen. Dadurch wird eine höhere Formstabilität erreicht, die den hohen Drücken, insbesondere auch etwaigen Druckschwankungen, Stand hält.Since considerable excess pressures can occur in the interior of the fan, in particular within the flow channel, in comparison to the surroundings, it is of further advantage to provide the two housing halves with stiffening elements, for example stiffening ribs. As a result, a higher dimensional stability is achieved, which withstands the high pressures, in particular also any pressure fluctuations.

Alternativ zu dem zuvor erörterten Gehäuseaufbau ist es denkbar, dass das Spiralgehäuse ein im Wesentlichen flaches oder ebenes motorseitiges Seitenteil, ein im Wesentlichen flaches oder ebenes einströmdüsenseitiges Seitenteil und ein vorzugsweise abwickelbares Umfangsteil umfasst, wobei die Teile in vorteilhafter Weise aus Blech gefertigt sind. Entsprechend handelt es sich bei den Seitenteilen um Seitenbleche. Das Umfangsteil kann entsprechend als abwickelbares Spiralblech ausgeführt sein, welches die Innenkontur des Strömungskanals bildet. Im motorseitigen Seitenteil kann eine Revisionsöffnung mit schließbarem Deckel vorgesehen sein, der den Zugang zum Motor und zum Laufrad erleichtert. Am düsenseitigen Seitenteil kann eine Einströmdüse integriert sein, wobei eine einstückige Ausführung oder eine Ausführung der Einströmdüse als separates Blech- oder Kunststoffteil denkbar ist. Ein beispielsweise viereckiger oder quadratischer Luftauslass kann durch die Seitenteile gebildet sein. Zur zusätzlichen Verstärkung ist es denkbar, ein weiteres verstärkendes Blechteil mit der Funktion eines Befestigungsflansches vorzusehen und ausströmseitig an den Seitenteilen zu befestigen. Der Befestigungsflansch dient wie bei dem zuvor erörterten Ausführungsbeispiel zur Befestigung des Ventilators an einem übergeordneten System, beispielsweise einer lufttechnischen Anlage oder einem äußeren Strömungskanal.As an alternative to the housing structure discussed above, it is conceivable that the spiral housing comprises an essentially flat or planar side part on the engine side, an essentially flat or planar side part on the inflow nozzle side and a preferably developable peripheral part, the parts advantageously being made from sheet metal. Accordingly, the side parts are side panels. The peripheral part can accordingly be designed as a developable spiral sheet which forms the inner contour of the flow channel. An inspection opening with a closable cover can be provided in the side part on the motor side, which facilitates access to the motor and the impeller. An inflow nozzle can be integrated on the side part on the nozzle side, a one-piece design or a design of the inflow nozzle as a separate sheet metal or plastic part being conceivable. A rectangular or square air outlet, for example, can be formed by the side parts. For additional reinforcement, it is conceivable to provide a further reinforcing sheet metal part with the function of a fastening flange and to fasten it on the outflow side to the side parts. As in the previously discussed exemplary embodiment, the fastening flange serves to fasten the fan to a higher-level system, for example an air-conditioning system or an external flow channel.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Anspruch 1 nachgeordneten Ansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Ventilators anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigen

1 in einer Ansicht in Richtung der Laufradachse und in einem Schnitt an einer Ebene quer zur Laufradachse einen Ventilator mit einem Spiralgehäuse,
2 in einer perspektivischen Ansicht auf die Einströmdüse und den Auslass den Ventilator mit Spiralgehäuse gemäß 1,
3 in einer schematischen Darstellung mit einer Blickrichtung entsprechend der aus 1 den Verlauf der Innenkontur des Spiralgehäuses aus 1 und 2 an einem Schnitt quer zur Laufradachse gesehen,
4 die Darstellung gemäß 3, wobei zusätzlich der größte zum Laufrad koaxiale Innenkreis sowie der Krümmungskreis am zungennahen Anfang der Spiralkontur eingezeichnet sind,
5 die Darstellung gemäß 3, wobei zusätzlich schematisch ein Schnitt durch das Laufrad sowie der Krümmungskreis am zungennahen Anfang der Spiralkontur eingezeichnet sind,
6 die Darstellung gemäß 3, wobei zusätzlich der Azimutwinkel θ eines Punktes auf der Innenkontur sowie die Bestimmung des zugehörigen lokalen Steigungswinkels α der Innenkontur dargestellt sind,
7 in perspektivischer Ansicht einen Ventilator mit einer weiteren Ausführungsform eines Spiralgehäuses, das im Wesentlichen aus Blech gefertigt ist,
8 in einer Ansicht in Richtung der Laufradachse und in einem Schnitt an einer Ebene quer zur Laufradachse den Ventilator mit Spiralgehäuse gemäß 7,
9 in einer schematischen Darstellung mit einer Blickrichtung entsprechend der aus 8 den Verlauf der Spiralkontur des Spiralgehäuses aus 7 und 8 an einem Schnitt quer zur Laufradachse gesehen,
10 die Darstellung gemäß 9, wobei zusätzlich der größte zum Laufrad koaxiale Innenkreis und die azimutale Position des Anfangs der Spiralkontur an der Zunge dargestellt sind,
11 in einem Diagramm eingezeichnet zwei typische Verläufe der Entfernung der Spiralkontur von der Laufradachse von Spiralgehäusen,
12 in einem Diagramm eingezeichnet zwei typische Verläufe des Steigungswinkels α der Spiralkontur von Spiralgehäusen,
13 in einem Diagramm eingezeichnet zwei typische Verläufe der Krümmung κ der Spiralkontur von Spiralgehäusen.

There are now various possibilities for designing and developing the teaching of the present invention in an advantageous manner. For this purpose, on the one hand, reference is made to the claims subordinate to claim 1 and, on the other hand, to the following explanation of preferred exemplary embodiments of a fan according to the invention based on the drawing. In connection with the explanation of the preferred exemplary embodiments of the invention with reference to the drawing, generally preferred embodiments and developments of the teaching are also explained. Show in the drawing

1 in a view in the direction of the impeller axis and in a section on a plane transverse to the impeller axis a fan with a spiral housing,
2 in a perspective view of the inlet nozzle and the outlet, the fan with spiral housing according to FIG 1 ,
3 in a schematic representation with a viewing direction corresponding to that of FIG 1 the course of the inner contour of the volute casing 1 and 2 seen in a section transverse to the impeller axis,
4th the representation according to 3 The largest inner circle coaxial to the impeller and the circle of curvature at the beginning of the spiral contour near the tongue are also drawn in,
5 the representation according to 3 , whereby a section through the impeller and the circle of curvature at the beginning of the spiral contour near the tongue are also shown schematically,
6th the representation according to 3 , where the azimuth angle θ of a point on the inner contour and the determination of the associated local slope angle α of the inner contour are also shown,
7th a perspective view of a fan with a further embodiment of a spiral housing which is essentially made of sheet metal,
8th in a view in the direction of the impeller axis and in a section on a plane transverse to the impeller axis, the fan with spiral housing according to FIG 7th ,
9 in a schematic representation with a viewing direction corresponding to that of FIG 8th the course of the spiral contour of the spiral housing 7th and 8th seen in a section transverse to the impeller axis,
10 the representation according to 9 The largest inner circle coaxial to the impeller and the azimuthal position of the start of the spiral contour on the tongue are also shown,
11 two typical curves of the distance between the spiral contour and the impeller axis of spiral casings, shown in a diagram,
12 two typical curves of the helix angle α of the spiral contour of spiral casings are shown in a diagram,
13 two typical curves of the curvature κ of the spiral contour of spiral casings are drawn in a diagram.

In 1 ist in einer Ansicht in Blickrichtung der Laufradachse und in einem Schnitt an einer Ebene quer zur Laufradachse ein Ventilator 1 mit einem Spiralgehäuse 2 dargestellt. Das Spiralgehäuse 2 im Ausführungsbeispiel ist aus 2 Hälften aufgebaut (siehe auch 2), wobei der hier dargestellte Schnitt genau durch die in diesem Fall ebene Trennfläche der beiden Hälften verläuft. Der ebene, senkrecht zur Ventilatorachse verlaufende Schnitt verläuft an der Position, in Richtung der Achse gesehen, an der die Fläche, die von der Innenkontur 4 des Spiralgehäuses 2 und dem Auslass 5 umschlossen ist, etwa maximal ist.In 1 is a view in the direction of the impeller axis and in a section on a plane transverse to the impeller axis 1 with a volute casing 2 shown. The volute casing 2 in the exemplary embodiment is made up of 2 halves (see also 2 ), whereby the section shown here runs exactly through the plane separating surface of the two halves. The flat section, which runs perpendicular to the fan axis, runs at the position, viewed in the direction of the axis, at which the surface from the inner contour 4th of the volute 2 and the outlet 5 is enclosed, is approximately maximal.

Neben dem Spiralgehäuse 2 besteht der Ventilator insbesondere noch aus einem Motor 10 mit Rotor 11 und Stator 12, welche im Schnitt nur schematisch dargestellt sind. Des Weiteren umfasst der Ventilator ein Laufrad 3 bestehend aus einer Bodenscheibe 7, einer aufgrund des Schnittes nicht dargestellten Deckscheibe sowie dazwischen sich erstreckenden Flügeln 8. Das Laufrad 3, das vorteilhaft in Kunststoff-Spritzguss gefertigt ist, ist im Ausführungsbeispiel an seiner Bodenscheibe 7 mittels einer Blechronde 13 am Rotor 11 des Antriebsmotors 10 befestigt. Das Laufrad 3 dreht sich im Betrieb, in dieser Ansicht gesehen, im Uhrzeigersinn. Es handelt sich entsprechend um ein rückwärts gekrümmtes Laufrad 3, also ein Laufrad 3 mit rückwärts gekrümmten Flügeln 8. Bei rückwärts gekrümmten Laufrädern 3 ist die Flügeldruckseite 44 eines Flügels 8, die der Flügelsaugseite 43 desselben Flügels 8 in Rotationsrichtung des Laufrades 3 im Betrieb vorauseilt, konvex, während die Flügelsaugseite 43 konkav ist. Die Flügel 8 sind entgegen der Rotationsrichtung gekrümmt, insbesondere wenn man den Verlauf der Flügel 8 von radial innen (von der Vorderkante aus) nach radial außen (hin zur Hinterkante) betrachtet.Next to the volute casing 2 the fan consists in particular of a motor 10 with rotor 11 and stator 12 which are only shown schematically in section. The fan also includes an impeller 3 consisting of a bottom disc 7th , a cover disk, not shown due to the section, and wings extending therebetween 8th . The impeller 3 , which is advantageously made in plastic injection molding, is in the embodiment on its bottom plate 7th by means of a sheet metal blank 13 on the rotor 11 of the drive motor 10 attached. The impeller 3 rotates clockwise during operation, seen in this view. It is accordingly a backward curved impeller 3 , so an impeller 3 with backward curved wings 8th . With backward curved impellers 3 is the wing pressure side 44 of a grand piano 8th that of the wing suction side 43 of the same wing 8th in the direction of rotation of the impeller 3 runs ahead in operation, convex, while the wing suction side 43 is concave. The wings 8th are curved against the direction of rotation, especially if you consider the course of the wings 8th viewed from the radial inside (from the front edge) to the radial outside (towards the rear edge).

Im Ventilatorbetrieb tritt die geförderte Luft radial außen aus dem Laufrad 3 aus in den Strömungskanal 45 des Spiralgehäuses 2, der bezüglich der Laufradachse im Wesentlichen in Umfangsrichtung verläuft. Von einer engsten Stelle im Bereich der Zunge 9 verbreitert sich der Strömungskanal 45 in seinem Verlauf in Umfangsrichtung, um den in Umfangsrichtung zunehmenden Luftstrom aufzunehmen, hin zu einem Auslass 5 aus dem Spiralgehäuse 2. Erfindungswesentlich ist die Ausgestaltung und der Verlauf der Innenkontur 4, die den Wirkungsgrad und die Akustik des Ventilators maßgeblich beeinflusst. Dieser Verlauf bzw. dessen maßgebliche Merkmale sind für das gezeigte Ausführungsbeispiel in 5 bis 8 weiter beschrieben.When the fan is in operation, the conveyed air exits the impeller radially on the outside 3 out into the flow channel 45 of the volute 2 which runs essentially in the circumferential direction with respect to the impeller axis. From the narrowest part of the tongue 9 the flow channel widens 45 in its course in the circumferential direction, in order to absorb the air flow increasing in the circumferential direction, towards an outlet 5 from the volute 2 . The design and the course of the inner contour are essential to the invention 4th which significantly influences the efficiency and acoustics of the fan. This course or its relevant features are for the embodiment shown in FIG 5 to 8th further described.

2 zeigt in einer perspektivischen Ansicht die Einströmdüse 14 und den Auslass 5 des Ventilators 1 mit Spiralgehäuse 2 gemäß 1. Der Aufbau des Spiralgehäuses 2 dieser Ausführungsform, umfassend im Wesentlichen zwei Hälften 2a und 2b, ist gut zu erkennen. Diese Hälften 2a, 2b sind vorteilhaft in Kunststoff-Spritzguss gefertigt. In der düsenseitigen Hälfte 2a ist die Einströmdüse 14 integriert, durch die im Ventilatorbetrieb die Luft aus der Umgebung in das Laufrad 3 einströmt. Durch die Einströmdüse 14 sind in der gezeigten Darstellung Teile des Laufrades 3 (Flügel 8 und Bodenscheibe 7) sowie der Rotor 11 des Motors 10 zu erkennen, auf dem das Laufrad 3 befestigt ist. Vorteilhaft ist radial außerhalb der Einströmdüse 14 zuströmseitig noch eine ebene oder flache Zuströmfläche 24 ausgebildet, deren Außenradius mindestens 35% größer ist als der größte Radius der Einströmdüse 14 bezüglich der Ventilatorachse. 2 shows the inlet nozzle in a perspective view 14th and the outlet 5 of the fan 1 with volute casing 2 according to 1 . The structure of the volute casing 2 of this embodiment, comprising essentially two halves 2a and 2 B , is easy to see. These halves 2a , 2 B are advantageously manufactured in plastic injection molding. In the nozzle-side half 2a is the inlet nozzle 14th integrated through which the air from the environment enters the impeller when the fan is in operation 3 flows in. Through the inlet nozzle 14th are parts of the impeller in the illustration shown 3 (Wing 8th and bottom washer 7th ) as well as the rotor 11 of the motor 10 to recognize on which the impeller is 3 is attached. It is advantageous radially outside the inlet nozzle 14th On the inflow side, another level or flat inflow surface 24 formed whose outer radius is at least 35% larger than the largest radius of the inlet nozzle 14th with respect to the fan axis.

An der motorseitigen Hälfte 2b ist der Motor 10 mit seinem Stator 12 an entsprechenden Befestigungsvorrichtungen, die an der motorseitigen Hälfte 2b integriert sind, befestigt. Die beiden Hälften 2a und 2b sind an einem Verbindungsbereich 16 miteinander verbunden. Im Ausführungsbeispiel ist eine Art Flansch mit Bohrungen 17b dargestellt, an denen die Hälften 2a und 2b durch Schrauben miteinander verbunden werden können. Auch andere Verbindungsarten sind denkbar, beispielsweise vorteilhaft durch Klipsen, Nieten und/oder Kleben.On the engine-side half 2 B is the engine 10 with its stator 12 on the corresponding fastening devices on the engine-side half 2 B are integrated, attached. The two halves 2a and 2 B are at a connection area 16 connected with each other. In the exemplary embodiment there is a type of flange with holes 17b shown where the halves 2a and 2 B can be connected to each other by screws. Other types of connection are also conceivable, for example advantageously by clipping, riveting and / or gluing.

Im Bereich um den Auslass 5 aus dem Spiralgehäuse 2, durch welchen die Luft austritt und vorteilhaft in einen entsprechend geformten Kanal einströmt, ist ein Befestigungsflansch 15 ausgebildet. An diesem wird der gesamte Ventilator 1 an einer umgebenden Struktur, beispielsweise einer lufttechnischen Anlage oder einem Luftkanal, befestigt. Hierzu dienen im Ausführungsbeispiel die Bohrungen 17a, an denen Schrauben angebracht werden können. Da im Betrieb im Inneren des Spiralgehäuses 2, in dessen Strömungskanal 45, erhebliche Überdrücke im Vergleich zur äußeren Umgebung auftreten können, sind die beiden Hälften 2a und 2b zur besseren Formstabilität mit Versteifungselementen 18, hier Versteifungsrippen 18, versehen.In the area around the outlet 5 from the volute 2 through which the air exits and advantageously flows into a correspondingly shaped channel is a mounting flange 15th educated. The entire fan is attached to this 1 attached to a surrounding structure, for example a ventilation system or an air duct. The bores serve for this purpose in the exemplary embodiment 17a to which screws can be attached. Since in operation inside the volute casing 2 , in its flow channel 45 The two halves are the two halves, significant overpressures can occur compared to the external environment 2a and 2 B for better dimensional stability with stiffening elements 18th , here stiffening ribs 18th , Mistake.

In 3 ist in einer schematischen Darstellung mit einer Blickrichtung entsprechend derjenigen aus 1 der Verlauf der Innenkontur 4 des Spiralgehäuses 2 aus 1 und 2 an einem Schnitt quer zur Laufradachse gesehen dargestellt. Es ist ein repräsentativer Schnitt senkrecht zur Laufradachse 25 zu betrachten, beispielsweise an der Stelle, in Achsrichtung gesehen, an der die von der Innenkontur 4 und dem Auslass 5 umschlossenen Fläche maximal ist, oder in Höhe der Mitte des Laufradaustritts oder etwa in der Mitte des Strömungskanals 45. In der gezeigten schematischen Darstellung ist insbesondere die Innenkontur 4 zu erkennen, die einen Austritt 5 umschließt, an dem die Innenkontur 4 offen ist. Sie lässt sich unterteilen in eine zungenseitige Auslasskontur 27, eine Zunge 9, eine sich etwa um die Laufradachse 25 erstreckende Spiralkontur 26 sowie eine zungenferne Auslasskontur 28.In 3 is in a schematic representation with a viewing direction corresponding to that of FIG 1 the course of the inner contour 4th of the volute 2 out 1 and 2 shown in a section transversely to the impeller axis. It is a representative section perpendicular to the impeller axis 25th to be considered, for example, at the point seen in the axial direction at which the inner contour 4th and the outlet 5 enclosed area is maximum, or at the level of the middle of the impeller outlet or approximately in the middle of the flow channel 45 . In the schematic illustration shown, the inner contour is in particular 4th to recognize who is an exit 5 encloses on which the inner contour 4th is open. It can be divided into an outlet contour on the tongue side 27 , a tongue 9 , one around the wheel axis 25th extending spiral contour 26th and an outlet contour away from the tongue 28 .

4 zeigt die Darstellung gemäß 3, wobei zusätzlich der größte zum Laufrad koaxiale Innenkreis 29 sowie der Krümmungskreis 32 der Spiralkontur 26 am zungennahen Anfang 30 eingezeichnet sind. Der zungennahe Anfang 30 der Spiralkontur 26 kann als der Punkt der Innenkontur definiert sein, der den geringsten Abstand zur Laufradachse 25 aufweist, oder als der Punkt, an dem, von der Zunge 9 in Rotationsrichtung des Laufrades 3 sich bewegend, die Krümmung der Innenkontur 4 ihr Vorzeichen ändert. Der Radius des Krümmungskreises 32 am Start der Spiralkontur 26 ist vorteilhaft klein im Vergleich zum Verlauf des Krümmungskreisradiusses über einen großen Teil des Verlaufs der Spiralkontur 26, vorteilhaft ist der Radius des Krümmungskreises der Spiralkontur 26 am Startpunkt 30 minimal. 4th shows the representation according to 3 , with the largest inner circle coaxial with the impeller 29 as well as the circle of curvature 32 the spiral contour 26th at the beginning near the tongue 30th are shown. The beginning close to the tongue 30th the spiral contour 26th can be defined as the point of the inner contour that is closest to the impeller axis 25th having, or as the point at which, of the tongue 9 in the direction of rotation of the impeller 3 moving, the curvature of the inner contour 4th changes its sign. The radius of the circle of curvature 32 at the start of the spiral contour 26th is advantageously small compared to the course of the radius of the circle of curvature over a large part of the course of the spiral contour 26th , the radius of the circle of curvature of the spiral contour is advantageous 26th at the starting point 30th minimal.

5 zeigt ähnlich wie 4 die Darstellung gemäß 3, wobei zusätzlich schematisch ein Schnitt durch das Laufrad 3 sowie der Krümmungskreis 32 der Spiralkontur 26 am zungennahen Anfang 30 eingezeichnet sind. Im Ausführungsbeispiel ist der Radius des Krümmungskreises 32 am Start der Spiralkontur 26 kleiner als der maximale Radius 33 des Laufrades 3, d.h. dieser Krümmungsradius 32 beim Startpunkt 30 ist kleiner als beim bekannten Stand der Technik mit einer Spiralkontur beispielsweise einer logarithmische Spirale. Dadurch ergibt sich für das Spiralgehäuse 2 für rückwärts gekrümmte Laufräder ein besonders hoher Wirkungsgrad und eine besonders niedrige Schallemission. Zwischen Zunge 9 und dem größten Radius 33 des Laufrades 3 bzw. den Flügeln 8 des Laufrades 3 besteht ein Abstand von wenigstens 6% bzw. 10% des maximalen Radiusses 33 des Laufrades 3, was insbesondere vorteilhaft für niedrige Lärmentstehung ist. 5 shows similar to 4th the representation according to 3 , with an additional schematic section through the impeller 3 as well as the circle of curvature 32 the spiral contour 26th at the beginning near the tongue 30th are shown. In the exemplary embodiment is the radius of the circle of curvature 32 at the start of the spiral contour 26th smaller than the maximum radius 33 of the impeller 3 , that is, this radius of curvature 32 at the starting point 30th is smaller than in the known prior art with a spiral contour, for example a logarithmic spiral. This results in the volute casing 2 for backward curved impellers a particularly high degree of efficiency and particularly low noise emissions. Between tongue 9 and the largest radius 33 of the impeller 3 or the wings 8th of the impeller 3 there is a distance of at least 6% or 10% of the maximum radius 33 of the impeller 3 which is particularly beneficial for low noise levels.

6 zeigt, ähnlich wie 4 und 5, die Darstellung gemäß 3, wobei zusätzlich der Azimutwinkel θ (36) eines Punktes P (35) auf der Spiralkontur 26 sowie die Bestimmung des zugehörigen lokalen Steigungswinkels α (37) der Spiralkontur 26 dargestellt sind. Die Position eines Punktes P (35) auf einer Spiralkontur 26 ist durch den Azimutwinkel θ (36) bestimmt. Dies ist der Winkel zwischen der Strecke von der Laufradachse 25 zum Punkt P (35) und dem Referenzstrahl 31, der die Laufradachse 25 mit dem Startpunkt 30 der Spiralkontur 26 verbindet. An jedem Punkt P (35) kann der Winkel α (37) zwischen der Umfangsrichtung (der Tangente an einen Kreis 34 koaxial zum Laufrad durch P (35)) und der Spiralkontur 26 bzw. deren lokaler Tangente an P (35) definiert werden. Der Verlauf dieses Winkels α (37) ist maßgeblich für die Erreichung eines hohen Wirkungsgrades und niedriger Lärmpegel. Insbesondere soll er in einem Bereich für θ (36) von 0° bis 180° betrachtet werden, wobei vor allem der Verlauf nahe der Zunge 9 maßgeblich ist. Neben dem Verlauf von α (37) im Bereich für θ (36) von 0° bis 180° kann in dem Bereich auch der Verlauf des Abstandes r der Spiralkontur 26 von der Laufradachse 25 betrachtet werden, oder der Verlauf der Krümmung κ, wobei κ der Kehrwert des lokalen Krümmungskreisradiusses an einem Punkt P (35) bei einem bestimmten θ (36) ist. Mit diesen Verläufen kann die Spiralkontur 26 charakterisiert werden, und die 11 bis 13 zeigen für erfindungsgemäße Spiralgehäuse typische Verläufe. 6th shows similar to 4th and 5 , the representation according to 3 , where the azimuth angle θ ( 36 ) of a point P ( 35 ) on the spiral contour 26th as well as the determination of the associated local slope angle α ( 37 ) the spiral contour 26th are shown. The position of a point P ( 35 ) on a spiral contour 26th is given by the azimuth angle θ ( 36 ) certainly. This is the angle between the distance from the wheel axis 25th to point P ( 35 ) and the reference beam 31 , which is the wheel axle 25th with the starting point 30th the spiral contour 26th connects. At each point P ( 35 ) the angle α ( 37 ) between the circumferential direction (the tangent to a circle 34 coaxial to the impeller through P ( 35 )) and the spiral contour 26th or its local tangent to P ( 35 ) To be defined. The course of this angle α ( 37 ) is essential for achieving high efficiency and low noise levels. In particular, it should be in a range for θ ( 36 ) can be viewed from 0 ° to 180 °, especially the course near the tongue 9 is relevant. In addition to the course of α ( 37 ) in the range for θ ( 36 ) from 0 ° to 180 °, the course of the distance r can in the area Spiral contour 26th from the impeller axis 25th or the course of the curvature κ, where κ is the reciprocal of the local radius of the circle of curvature at a point P ( 35 ) at a certain θ ( 36 ) is. With these gradients, the spiral contour 26th are characterized, and the 11 to 13 show typical curves for volute casing according to the invention.

11 zeigt in einem Diagramm zwei typische Verläufe der Entfernung r einer Spiralkontur 26 von der Laufradachse 25 von erfindungsgemäßen Spiralgehäusen. Der Abstand r hat, für beide gezeigten Verläufe, beim Startpunkt 30 der Spiralkontur 26 an der Zunge 9 den kleinsten Wert und nimmt im Verlauf der Spiralkontur 26 zumindest bis θ=180° im Wesentlichen monoton zu. Entscheidend ist, dass er im Sektorbereich von θ=0° bis θ=45° verhältnismäßig stark ansteigt. Beispielsweise steigt er bei der Kontur, die von der Kurve mit den Dreieckssymbolen repräsentiert wird, von θ=0° bis θ=45° um 61 mm von 163 mm auf 224 mm an, was einer in diesem Bereich gemittelten Anstiegsrate von 1,36 mm/1° bedeutet, während er von θ=45° bis θ=180° um 54 mm von 224 mm auf 278 mm steigt, was einer in diesem Bereich gemittelten Anstiegsrate von 0.4 mm/1° entspricht. Das heißt, die mittlere Anstiegsrate des Radiusses in Bezug auf den Azimutwinkel θ ist im Sektorbereich von θ=0° bis θ=45° mehr als dreimal so hoch wie im Bereich von θ=45° bis θ=180°. 11 shows in a diagram two typical courses of the distance r of a spiral contour 26th from the impeller axis 25th of volute casings according to the invention. The distance r is at the starting point for both courses shown 30th the spiral contour 26th on the tongue 9 the smallest value and increases in the course of the spiral contour 26th at least up to θ = 180 ° essentially monotonically. The decisive factor is that it rises relatively sharply in the sector area from θ = 0 ° to θ = 45 °. For example, in the case of the contour that is represented by the curve with the triangular symbols, it increases from θ = 0 ° to θ = 45 ° by 61 mm from 163 mm to 224 mm, which is an average rate of increase of 1.36 mm in this area / 1 ° means that it increases by 54 mm from θ = 45 ° to θ = 180 ° from 224 mm to 278 mm, which corresponds to an average rate of increase of 0.4 mm / 1 ° in this area. That is, the mean rate of increase of the radius with respect to the azimuth angle θ is more than three times as high in the sector range from θ = 0 ° to θ = 45 ° as in the range from θ = 45 ° to θ = 180 °.

Beim zweiten Beispiel steigt der Radius bei der Kontur, die von der Kurve mit den Quadratsymbolen repräsentiert wird, von θ=0° bis θ=45° um 19 mm von 103 mm auf 122 mm an, was einer in diesem Bereich gemittelten Anstiegsrate von 0,42 mm/° bedeutet, während er von θ=45° bis θ=180° um 20 mm von 122 mm auf 152 mm steigt, was einer in diesem Bereich gemittelten Anstiegsrate von 0.22 mm/° entspricht. Das heißt, die mittlere Anstiegsrate des Radius in Bezug auf den Azimutwinkel θ ist im Sektorereich von θ=0° bis θ=45° mehr als 1,5-fach so hoch wie im Bereich von θ=45° bis θ=180°.In the second example, the radius of the contour, which is represented by the curve with the square symbols, increases from θ = 0 ° to θ = 45 ° by 19 mm from 103 mm to 122 mm, which is an average rate of increase of 0 in this area .42 mm / ° means, while it increases by 20 mm from θ = 45 ° to θ = 180 ° from 122 mm to 152 mm, which corresponds to an average rate of increase of 0.22 mm / ° in this area. That is, the mean rate of increase of the radius with respect to the azimuth angle θ is more than 1.5 times as high in the sector range from θ = 0 ° to θ = 45 ° as in the range from θ = 45 ° to θ = 180 °.

12 zeigt in einem Diagramm eingezeichnet zwei typische Verläufe des Steigungswinkels α der Spiralkontur 26 von erfindungsgemäßen Spiralgehäusen. Beide Verläufe haben in einem Sektorbereich von θ=0° bis θ=45° verhältnismäßig hohe Steigungswinkel α. Beispielsweise hat der Steigungswinkel α bei der Spiralkontur, die von der Kurve mit den Dreieckssymbolen repräsentiert wird, im Intervall von θ=0° bis θ=45° einen Mittelwert von etwa 21°, während er im Intervall von θ=45° bis θ=180° einen Mittelwert von etwa 5,5° hat. Das heißt, der mittlere Steigungswinkel α der Spiralkontur 26 ist im Sektorbereich von θ=0° bis θ=45° mehr als dreimal so hoch wie im Bereich von θ=45° bis θ=180°. 12 shows two typical courses of the helix angle α of the spiral contour, drawn in a diagram 26th of volute casings according to the invention. Both courses have relatively high angles of inclination α in a sector range from θ = 0 ° to θ = 45 °. For example, the pitch angle α in the spiral contour, which is represented by the curve with the triangular symbols, has a mean value of about 21 ° in the interval from θ = 0 ° to θ = 45 °, while it has an average value of about 21 ° in the interval from θ = 45 ° to θ = 180 ° has an average of about 5.5 °. That is, the mean helix angle α of the spiral contour 26th is in the sector range from θ = 0 ° to θ = 45 ° more than three times as high as in the range from θ = 45 ° to θ = 180 °.

Beim zweiten Beispiel hat der Steigungswinkel α bei der Spiralkontur, die von der Kurve mit den Quadratsymbolen repräsentiert wird, im Intervall von θ=0° bis θ=45° einen Mittelwert von etwa 12°, während er im Intervall von θ=45° bis θ=180° einen Mittelwert von etwa 5,5° hat. Das heißt, der mittlere Steigungswinkel α der Spiralkontur 26 ist im Sektorbereich von θ=0° bis θ=45° mehr als doppelt so hoch wie im Bereich von θ=45° bis θ=180°.In the second example, the pitch angle α for the spiral contour, which is represented by the curve with the square symbols, has a mean value of about 12 ° in the interval from θ = 0 ° to θ = 45 °, while it has an average value of approximately 12 ° in the interval from θ = 45 ° to θ = 180 ° has a mean value of about 5.5 °. That is, the mean helix angle α of the spiral contour 26th is more than twice as high in the sector range from θ = 0 ° to θ = 45 ° as in the area from θ = 45 ° to θ = 180 °.

13 zeigt in einem Diagramm eingezeichnet zwei typische Verläufe der Krümmung κ einer Spiralkontur 26 von erfindungsgemäßen Spiralgehäusen. Beide Verläufe haben in einem Sektorbereich von θ=0° bis θ=45° verhältnismäßig hohe Krümmungen κ. Beispielsweise hat die Krümmung κ bei der Kontur, die von der Kurve mit den Dreieckssymbolen repräsentiert wird, im Intervall von θ=0° bis θ=45° einen Mittelwert von etwa 0.0062 1/mm, während sie im Intervall von θ=45° bis θ =180° einen Mittelwert von etwa 0.0042 1/mm hat. Das heißt, die mittlere Krümmung κ der Spiralkontur 26 ist im Sektorbereich von θ=0° bis θ=45° um mehr als 35% höher im Vergleich zum Bereich von θ=45° bis θ=180°. 13 shows two typical curves of the curvature κ of a spiral contour, drawn in a diagram 26th of volute casings according to the invention. Both courses have relatively high curvatures κ in a sector area from θ = 0 ° to θ = 45 °. For example, the curvature κ of the contour, which is represented by the curve with the triangular symbols, has a mean value of about 0.0062 1 / mm in the interval from θ = 0 ° to θ = 45 °, while it has a mean value of approximately 0.0062 1 / mm in the interval from θ = 45 ° to θ = 180 ° has a mean value of about 0.0042 1 / mm. That is, the mean curvature κ of the spiral contour 26th is more than 35% higher in the sector area from θ = 0 ° to θ = 45 ° compared to the area from θ = 45 ° to θ = 180 °.

Beim zweiten Beispiel hat die Krümmung κ bei der Kontur, die von der Kurve mit den Quadratsymbolen repräsentiert wird, im Intervall von θ=0° bis θ=45° einen Mittelwert von etwa 0.01 1/mm, während sie im Intervall von θ=45° bis θ=180° einen Mittelwert von etwa 0,0074 1/mm hat. Das heißt, die mittlere Krümmung κ der Spiralkontur 26 ist im Sektorbereich von θ=0° bis θ=45° um mehr als 30% höher im Vergleich zum Bereich von θ=45° bis θ=180°.In the second example, the curvature κ of the contour, which is represented by the curve with the square symbols, has a mean value of about 0.01 1 / mm in the interval from θ = 0 ° to θ = 45 °, while it has a mean value of about 0.01 1 / mm in the interval of θ = 45 ° to θ = 180 ° has an average value of about 0.0074 1 / mm. That is, the mean curvature κ of the spiral contour 26th is more than 30% higher in the sector range from θ = 0 ° to θ = 45 ° compared to the area from θ = 45 ° to θ = 180 °.

Es sei noch angemerkt, dass bei den vorangegangenen Beschreibungen zu den 11 bis 13 beispielhaft immer ein Sektorbereich von θ=0° bis θ=45° gewählt wurde. Ebenso kann insbesondere bei anderen Ausführungsformen auch ein anderer Sektorbereich gewählt werden, zwischen den Sektorbereichen von θ=0° bis θ=24° bis von θ=0° bis θ=55°.It should also be noted that in the previous descriptions of the 11 to 13 For example, a sector range from θ = 0 ° to θ = 45 ° was always selected. Likewise, in particular in other embodiments, another sector area can also be selected, between the sector areas from θ = 0 ° to θ = 24 ° to from θ = 0 ° to θ = 55 °.

In 7 ist in perspektivischer Ansicht ein Ventilator 1 mit einer weiteren Ausführungsform eines Spiralgehäuses 2 dargestellt, das im Wesentlichen aus Blech gefertigt ist. Die Hauptkomponenten des Spiralgehäuses 2 im Ausführungsbeispiel sind ein im Wesentlichen ebenes motorseitiges Seitenblech 39, ein im Wesentlichen ebenes düsenseitiges Seitenblech 40 und ein im Wesentlichen abwickelbares umfängliches Seitenblech 41, auch als Spiralblech 41 bezeichnet, welches in einem Schnitt an einer Ebene senkrecht zur Laufradachse im Wesentlichen die Innenkontur 4 (siehe 9) aufweist. Am motorseitigen Seitenblech 39 ist im Ausführungsbeispiel noch ein Wartungsdeckel 38 angebracht, der den Zugang zum Motor bzw. zum Laufrad erleichtert. Am düsenseitigen Seitenblech 40 ist eine Einströmdüse (nicht dargestellt) integriert, entweder einstückig oder als separates Blech- oder Kunststoffteil befestigt. Der im Ausführungsbeispiel viereckige Luftauslass 5 wird von den Seitenblechen 39 bis 41 gebildet, wobei zur zusätzlichen Verstärkung ein weiteres Blechteil in der Funktion eines Befestigungsflansches 15 angebracht ist, an dem Bohrungen 17a eingebracht sind, die das Befestigen des Spiralgehäuses 2 bzw. des Ventilators 1 an einem übergeordneten System wie beispielsweise einer lufttechnischen Anlage oder einem Strömungskanal vereinfachen sollen.In 7th is a fan in perspective view 1 with a further embodiment of a spiral housing 2 shown, which is made essentially of sheet metal. The main components of the volute 2 in the exemplary embodiment are an essentially flat side plate on the engine side 39 , a substantially flat side plate on the nozzle side 40 and a substantially developable peripheral side panel 41 , also as a spiral sheet 41 denotes which in a section on a plane perpendicular to the impeller axis essentially the inner contour 4th (please refer 9 ) having. On the side panel on the engine side 39 is still a maintenance cover in the embodiment 38 attached, which facilitates access to the motor or the impeller. On the side plate on the nozzle side 40 an inlet nozzle (not shown) is integrated, either in one piece or as a separate sheet metal or plastic part attached. The square air outlet in the exemplary embodiment 5 is from the side panels 39 to 41 formed, with a further sheet metal part in the function of a fastening flange for additional reinforcement 15th is attached to the holes 17a are introduced, which is the fastening of the volute 2 or the fan 1 on a higher-level system such as an air conditioning system or a flow channel.

In 8 ist in einer Ansicht in Richtung der Laufradachse und in einem Schnitt an einer Ebene quer zur Laufradachse ein Ventilator 1 mit dem Spiralgehäuse 2 gemäß 7 dargestellt. Man erkennt im Schnitt das umfängliche Seitenblech 41, das auf der inneren Seite am Rand des Strömungskanals 45 die Innenkontur 4 aufweist. Das Laufrad 3, welches im Inneren eingebaut ist, ist ein rückwärts gekrümmtes Laufrad mit Flügeln 8, einer Bodenscheibe 7 und einer (nicht dargestellten) Deckscheibe, dessen Rotationsrichtung im Betrieb in der gezeigten Darstellung im Uhrzeigersinn verläuft. Es wird angetrieben von einem Motor 10, dessen Rotor 11, an dem das Laufrad 3 befestigt ist, im Inneren des Laufrades 3 sichtbar ist. Der Auslass 5 ist von einem Befestigungsflansch 15 umgeben, welcher als separates Blechteil ausgeführt ist. In der Ausführungsform wird hier eine Besonderheit sichtbar, die im Zusammenhang mit der speziellen Gestaltung der Innenkontur 4 steht. So wird nicht die komplette Innenkontur 4, die in der Nähe der Zunge 9 einen speziellen Verlauf mit großen Krümmungen hat, vom umfänglichen Seitenblech 41 abgebildet. Ein Teil der Innenkontur 4 wird von einem zusätzlichen inneren Zungenblech 42 abgebildet, das beispielsweise in dünnerer Blechstärke ausgeführt sein kann. Weiterhin kann das innere Zungenblech 42 dem Spiralgehäuse 2 im Zusammenspiel mit den Seitenblechen 39 bis 41 zusätzliche Stabilität geben.In 8th is a fan in a view in the direction of the impeller axis and in a section on a plane transverse to the impeller axis 1 with the volute casing 2 according to 7th shown. You can see the circumferential side panel in the section 41 that is on the inner side at the edge of the flow channel 45 the inner contour 4th having. The impeller 3 which is built into the interior is a backward curved impeller with blades 8th , a bottom washer 7th and a cover disk (not shown), the direction of rotation of which during operation is clockwise in the illustration shown. It is powered by a motor 10 , its rotor 11 on which the impeller 3 is attached inside the impeller 3 is visible. The outlet 5 is from a mounting flange 15th surrounded, which is designed as a separate sheet metal part. In the embodiment, a special feature becomes visible here, which is related to the special design of the inner contour 4th stands. This is not how the entire inner contour is 4th that is near the tongue 9 has a special course with large curvatures, from the circumferential side plate 41 pictured. Part of the inner contour 4th is supported by an additional inner tongue plate 42 shown, which can be made for example in thinner sheet metal. Furthermore, the inner tongue plate 42 the volute casing 2 in interaction with the side panels 39 to 41 give additional stability.

In 9 ist in einer schematischen Darstellung mit einer Blickrichtung entsprechend derjenigen aus 8 der Verlauf der Innenkontur 4 des Spiralgehäuses 2 aus 7 und 8 an einem Schnitt quer zur Laufradachse gesehen dargestellt. Es ist ein repräsentativer Schnitt senkrecht zur Laufradachse 25 zu betrachten, beispielsweise an der Stelle, in Achsrichtung gesehen, an der die von der Innenkontur 4 und dem Auslass 5 umschlossenen Fläche maximal ist, oder in Höhe der Mitte des Laufradaustritts oder etwa in der Mitte des Strömungskanals 45. In der gezeigten schematischen Darstellung ist insbesondere die Innenkontur 4 zu erkennen, die einen Austritt 5 umschließt, an dem die Innenkontur 4 offen ist. Sie lässt sich unterteilen in eine zungenseitige Auslasskontur 27, eine Zunge 9, eine sich etwa um die Laufradachse 25 erstreckende Spiralkontur 26, eine zungenferne Auslasskontur 28 sowie eine distinkte Übergangskontur 46 zwischen Zunge 9 und Auslasskontur 27. In 9 is in a schematic representation with a viewing direction corresponding to that of FIG 8th the course of the inner contour 4th of the volute 2 out 7th and 8th shown in a section transversely to the impeller axis. It is a representative section perpendicular to the impeller axis 25th to be considered, for example, at the point seen in the axial direction at which the inner contour 4th and the outlet 5 enclosed area is maximum, or at the level of the middle of the impeller outlet or approximately in the middle of the flow channel 45 . In the schematic illustration shown, the inner contour is in particular 4th to recognize who is an exit 5 encloses on which the inner contour 4th is open. It can be divided into an outlet contour on the tongue side 27 , a tongue 9 , one around the wheel axis 25th extending spiral contour 26th , an outlet contour away from the tongue 28 as well as a distinct transition contour 46 between tongue 9 and outlet contour 27 .

Im Übrigen sei, sofern nötig, auf die Ausführungen zu 3 bis 6 verwiesen, die hier sinngemäß auch zutreffen.Otherwise, if necessary, refer to the explanations 3 to 6th referenced, which apply here accordingly.

In 10 ist die Darstellung gemäß 9 gezeigt, wobei zusätzlich der größte zum Laufrad koaxiale Innenkreis 29 und die azimutale Position des Anfangs 30 der Spiralkontur 26 an der Zunge 9 dargestellt sind. Auch hier sei noch auf die die Ausführungen zu 3 bis 6 verwiesen, die hier sinngemäß auch zutreffend sind.In 10 is the representation according to 9 shown, with the largest inner circle coaxial with the impeller 29 and the azimuthal position of the beginning 30th the spiral contour 26th on the tongue 9 are shown. Here too, the remarks are still to be made 3 to 6th referenced, which are also applicable here accordingly.

Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lehre wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Teil der Beschreibung sowie auf die beigefügten Ansprüche verwiesen.With regard to further advantageous embodiments of the teaching according to the invention, to avoid repetition, reference is made to the general part of the description and to the appended claims.

Schließlich sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Lehre lediglich zur Erörterung der beanspruchten Lehre dienen, diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele einschränken.Finally, it should be expressly pointed out that the above-described exemplary embodiments of the teaching according to the invention serve only to explain the teaching claimed, but do not restrict it to the exemplary embodiments.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: Ventilatorfan
22: Spiralgehäuse, GehäuseVolute casing, casing
2a2a: düsenseitige Hälfte des Spiralgehäuses/Gehäuseshalf of the volute casing / casing on the nozzle side
2b2 B: motorseitige Hälfte des Spiralgehäuses/Gehäusesmotor-side half of the volute casing / housing
33: LaufradWheel
44th: Innenkontur/SpiralkonturInner contour / spiral contour
55: AuslassOutlet
66th: ÜbergangsbereichTransition area
77th: Bodenscheibe des LaufradesBottom disc of the impeller
88th: Flügel des LaufradesBlades of the impeller
99: Zungetongue
1010: Motorengine
1111: Rotor des MotorsMotor rotor
1212: Stator des MotorsMotor stator
1313: BlechrondeSheet metal blank
1414th: EinströmdüseInlet nozzle
1515th: BefestigungsflanschMounting flange
1616: VerbindungsbereichConnection area
17a17a: BohrungenDrilling
17b17b: BohrungenDrilling
1818th: Versteifungselement, VersteifungsrippeStiffening element, stiffening rib
1919th: Rotor eines MotorsRotor of a motor
2020th: Stator eines MotorsStator of a motor
2121st: nicht belegtnot used
2222nd: nicht belegtnot used
2323: Verbindungsbereich zwischen TeilgehäusenConnection area between partial housings
2424: ZuströmflächeInflow area
2525th: LaufradachseImpeller axle
2626th: Spiralkontur, KonturSpiral contour, contour
2727: zungenseitige Auslasskonturtongue-side outlet contour
2828: zungenferne Auslasskonturoutlet contour remote from the tongue
2929: größter zum Laufrad koaxialer Innenkreislargest inner circle coaxial with the impeller
3030th: Startpunkt der SpiralkonturStarting point of the spiral contour
3131: 0°-Strahl, Referenzstrahl für Azimutwinkelbestimmung0 ° beam, reference beam for azimuth angle determination
3232: kleinster Krümmungskreis der Spiralkontur, Krümmungskreis am Start der SpiralkonturSmallest circle of curvature of the spiral contour, the circle of curvature at the start of the spiral contour
3333: maximaler Radius des Laufradesmaximum radius of the impeller
3434: Kreis koaxial zum Laufrad und durch einen Punkt P der InnenkonturCircle coaxial to the impeller and through a point P of the inner contour
3535: Punkt P auf der InnenkonturPoint P on the inner contour
3636: Azimutwinkel θ der InnenkonturAzimuth angle θ of the inner contour
3737: Steigungswinkel α der Innenkontur an einem Punkt PAngle of inclination α of the inner contour at a point P.
3838: Wartungsdeckel, RevisionsöffnungMaintenance cover, inspection opening
3939: motorseitiges Seitenblechengine-side side panel
4040: düsenseitiges Seitenblechside plate on the nozzle side
4141: umfängliches Seitenblech, Spiralblechextensive side plate, spiral plate
4242: inneres Zungenblechinner tongue plate
4343: FlügelsaugseiteWing suction side
4444: FlügeldruckseiteWing pressure side
4545: Strömungskanal im SpiralgehäuseFlow channel in the spiral housing
4646: ÜbergangskonturTransition contour

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102005012815 A1 [0004]

Claims

Fan with an impeller with in particular backwardly curved blades and with a spiral housing, the flow channel of which is formed by an inner contour of the housing, including in particular a spiral contour, the flow channel leading the air conveyed by the impeller to an outlet, characterized in that the spiral contour is adapted with their local angles of inclination to the outflow angle from the impeller.

Fan after Claim 1 , characterized in that the local pitch angle of the spiral contour starts from a narrowest area in the flow channel, preferably near or on a tongue, approximately in the direction of the rotation of the impeller with a greater value than in the further course up to an outlet with an outlet contour further away from the tongue.

Fan after Claim 2 , characterized in that the local slope angle in the circumferential direction is rapidly reduced again to lower values.

Fan after Claim 2 or 3 , characterized in that the local slope angle over a sector range from 24 ° to 55 °, starting at the narrowest area or at the tongue, has on average significantly higher values than in the further course.

Fan after one of the Claims 2 to 4th , characterized in that the beginning of the spiral contour close to the tongue is defined as the point of the inner contour of the housing which has the smallest distance to the impeller axis or at which, moving from the tongue in the direction of rotation of the impeller, the curvature of the inner contour changes its sign.

Fan after one of the Claims 2 to 5 , characterized in that the radius of the circle of curvature at the beginning of the spiral contour, ie in the narrowest area of the flow channel or at the tongue, is small compared to the course of the circle of curvature radius over a large part of the course of the spiral contour, the radius of the circle of curvature of the spiral contour at the beginning of the spiral contour is advantageously minimal.

Fan after one of the Claims 1 to 6th , characterized in that the radius of the circle of curvature at the beginning of the spiral contour is smaller than the maximum radius of the impeller.

Fan after one of the Claims 2 to 7th , characterized in that there is a distance of at least 6% or 10% of the maximum radius of the impeller between the tongue and the largest radius of the impeller or the blades of the impeller.

Fan after one of the Claims 1 to 8th , characterized in that the spiral housing consists essentially of two housing halves, with a housing half on the inlet nozzle side comprising the inlet nozzle and possibly an inflow surface upstream of the inlet nozzle with a larger outer radius than the inlet nozzle and with a motor-side housing half comprising fastening means for the motor with stator.

Fan after Claim 9 , characterized in that the two housing halves have a preferably flange-like connection area as the outer edge area, on or in which the housing halves are connected to one another by means of screws, clips, rivets or adhesively.

Fan after one of the Claims 1 to 8th , characterized in that the spiral housing comprises a substantially flat or planar side part on the engine side, a substantially flat or planar side part on the inflow nozzle side and a circumferential part that can preferably be developed.

Fan after one of the Claims 9 to 11 , characterized in that the engine-side housing half or the engine-side side part has an inspection opening with a cover.

Fan after one of the Claims 9 to 12 , characterized in that the housing halves or the housing parts are made in plastic injection molding or from sheet metal.

Fan after one of the Claims 1 to 13 , characterized in that the spiral housing has a fastening surface in the area of the outlet which is used to fasten the fan to any structure, the fastening flange being part of the housing halves or a separate housing part.

Spiral casing for a fan according to one of the Claims 1 to 14th .